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FR3049060A1 - DEVICE FOR PREPARING A BLOOD SAMPLE - Google Patents

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FR3049060A1
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FR
France
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chamber
proteins
blood sample
sample
present
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FR1652415A
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FR3049060B1 (en
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Patrice Caillat
Anne-Gaelle Bourdat
Virginie Brun
Benoit Gilquin
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Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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Priority to US16/086,193 priority patent/US11325126B2/en
Priority to EP17715519.9A priority patent/EP3433609B1/en
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de préparation d'un échantillon sanguin, caractérisé en ce qu'il comporte une carte (1) micro-fluidique qui comporte : Une première chambre (11) dans laquelle débouche ledit canal d'injection, ladite première chambre étant dédiée à la mise en œuvre d'une opération d'extraction de protéines à analyser présentes dans ledit échantillon sanguin, Une deuxième chambre (12) reliée à ladite première chambre de manière à recevoir un premier échantillon comportant les protéines à analyser extraites dans ladite première chambre, ladite deuxième chambre étant dédiée à la mise en œuvre d'une opération de digestion des protéines à analyser, Une troisième chambre (13) reliée à ladite deuxième chambre de manière à recevoir un deuxième échantillon incluant les peptides digérés et les protéines non digérées, ladite troisième chambre étant dédiée à la mise en œuvre d'une opération de purification et de stabilisation des peptides digérés.The invention relates to a device for preparing a blood sample, characterized in that it comprises a micro-fluidic card (1) which comprises: A first chamber (11) into which said injection channel opens, said first chamber being dedicated to carrying out an extraction operation of proteins to be analyzed present in said blood sample, a second chamber (12) connected to said first chamber so as to receive a first sample comprising the analyte proteins extracted in said first chamber, said second chamber being dedicated to carrying out an operation for digesting the proteins to be analyzed, A third chamber (13) connected to said second chamber so as to receive a second sample including the digested peptides and the non-proteins digested, said third chamber being dedicated to the implementation of a purification and stabilization operation n digested peptides.

Description

Dispositif de préparation d’un échantillon sanguinDevice for preparing a blood sample

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

La présente invention se rapporte à un dispositif de préparation d’un échantillon sanguin et à un système employant ledit dispositif pour la préparation d’un échantillon sanguin. L’invention se rapporte également à un procédé de préparation d’un échantillon sanguin mis en oeuvre avec ledit dispositif.The present invention relates to a device for preparing a blood sample and to a system employing said device for preparing a blood sample. The invention also relates to a method for preparing a blood sample implemented with said device.

Etat de la technique L’analyse protéomique basée sur la spectrométrie de masse pour détecter et doser des protéines dans des échantillons biologiques comme le plasma est de plus en plus répandue car particulièrement performante. Cependant, pour que cette analyse soit optimale et fiable, elle nécessite que l’échantillon sanguin analysé soit parfaitement stable. Or il s’avère par exemple que la durée qui s’écoule entre la collecte d’un échantillon sanguin, sa préparation (pour l’obtention de la fraction sérique ou plasmatique) et son transfert vers un laboratoire d’analyse est très variable, donnant ainsi des résultats d’analyse de qualités diverses. En effet, le processus naturel de dégradation des protéines d’intérêt présentes dans le plasma peut être plus ou moins avancé selon la durée qui s’écoule entre la collecte de l’échantillon et son transfert vers le laboratoire d’analyse, ce qui entraîne une certaine variabilité dans les résultats obtenus.STATE OF THE ART Proteomic analysis based on mass spectrometry for detecting and assaying proteins in biological samples such as plasma is more and more widespread because it is particularly efficient. However, for this analysis to be optimal and reliable, it requires that the blood sample analyzed be perfectly stable. However, it turns out for example that the time elapsing between the collection of a blood sample, its preparation (for obtaining the serum or plasma fraction) and its transfer to an analysis laboratory is very variable, thus giving analytical results of various qualities. Indeed, the natural degradation process of the proteins of interest present in the plasma can be more or less advanced depending on the time that elapses between the collection of the sample and its transfer to the analysis laboratory, resulting in some variability in the results obtained.

Le but de l'invention est de proposer un dispositif qui est employé pour préparer et stabiliser un échantillon sanguin, ce dispositif permettant de traiter efficacement un échantillon sanguin en réduisant la durée qui s’écoule entre le prélèvement sanguin et la stabilisation de l’échantillon, de manière à obtenir des résultats de bonne qualité et parfaitement reproductibles.The object of the invention is to propose a device which is used to prepare and stabilize a blood sample, this device making it possible to effectively treat a blood sample by reducing the time that elapses between the blood sample and the stabilization of the sample , so as to obtain good quality results that are perfectly reproducible.

Exposé de l'inventionPresentation of the invention

Ce but est atteint par un dispositif de préparation d’un échantillon sanguin, comportant une carte micro-fluidique qui comporte : - Un canal d’injection par lequel peut être injecté ledit échantillon sanguin,This object is achieved by a device for preparing a blood sample, comprising a microfluidic card which comprises: an injection channel through which said blood sample can be injected,

Une première chambre dans laquelle débouche ledit canal d’injection, ladite première chambre étant dédiée à la mise en oeuvre d’une opération d'extraction de protéines à analyser présentes dans ledit échantillon sanguin,A first chamber into which said injection channel opens, said first chamber being dedicated to carrying out an extraction operation of proteins to be analyzed present in said blood sample,

Une deuxième chambre reliée à ladite première chambre de manière à recevoir un premier échantillon comportant les protéines à analyser extraites dans ladite première chambre, ladite deuxième chambre étant dédiée à la mise en oeuvre d’une opération de digestion des protéines à analyser présentes en vue d’obtenir un deuxième échantillon incluant des peptides digérés et des protéines non digérées,A second chamber connected to said first chamber so as to receive a first sample comprising the proteins to be analyzed extracted in said first chamber, said second chamber being dedicated to carrying out an operation of digestion of the proteins to be analyzed present in order to obtain a second sample including digested peptides and undigested proteins,

Une troisième chambre reliée à ladite deuxième chambre de manière à recevoir ledit deuxième échantillon incluant les peptides digérés et les protéines non digérées, ladite troisième chambre étant dédiée à la mise en oeuvre d’une opération de purification et de stabilisation des peptides digérés.A third chamber connected to said second chamber so as to receive said second sample including digested peptides and undigested proteins, said third chamber being dedicated to carrying out an operation for purifying and stabilizing the digested peptides.

Selon une première configuration, le dispositif comporte un support de déplétion présent dans la première chambre pour capturer des protéines majoritaires présentes dans ledit échantillon sanguin.According to a first configuration, the device comprises a depletion support present in the first chamber for capturing majority proteins present in said blood sample.

Dans cette première configuration, trois variantes de réalisation peuvent être envisagées, prises seule ou en combinaison : - Selon une première variante de réalisation, le support de déplétion comporte des billes présentes dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants de capture adaptés aux protéines majoritaires à capturer. - Selon une deuxième variante de réalisation, le support de déplétion comporte des piliers positionnés dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants de capture adaptés aux protéines majoritaires à capturer. - Selon une troisième variante de réalisation, la première chambre est réalisée sous la forme d’un serpentin dont les surfaces fonctionnalisées forment le support de déplétion.In this first configuration, three alternative embodiments can be envisaged, taken alone or in combination: according to a first variant embodiment, the depletion support comprises beads present in the first chamber and grafted with one or more capture components adapted to majority protein to capture. According to a second variant embodiment, the depletion support comprises pillars positioned in the first chamber and grafted with one or more capture components adapted to the majority proteins to be captured. According to a third variant embodiment, the first chamber is in the form of a coil whose functionalized surfaces form the depletion support.

Selon une deuxième configuration, le dispositif comporte un support d’enrichissement présent dans la première chambre pour fixer et enrichir les protéines à analyser présentes dans l’échantillon sanguin.According to a second configuration, the device comprises an enrichment support present in the first chamber for fixing and enriching the proteins to be analyzed present in the blood sample.

De même, dans cette deuxième configuration, plusieurs variantes peuvent être envisagées, prises seule ou en combinaison : - Selon une première variante de réalisation, le support d’enrichissement comporte des billes présentes dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants d’enrichissement adaptés aux protéines à enrichir. - Selon une deuxième variante de réalisation, le support d’enrichissement comporte des piliers positionnés dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants d’enrichissement adaptés aux protéines à enrichir. - Selon une troisième variante de réalisation, la première chambre est réalisée sous la forme d’un serpentin dont les surfaces forment le support d’enrichissement.Similarly, in this second configuration, several variants can be envisaged, taken alone or in combination: according to a first variant embodiment, the enrichment support comprises beads present in the first chamber and grafted with one or more components of enrichment adapted to the proteins to be enriched. According to a second variant embodiment, the enrichment support comprises pillars positioned in the first chamber and grafted with one or more enrichment components adapted to the proteins to be enriched. According to a third variant embodiment, the first chamber is in the form of a coil whose surfaces form the enrichment support.

Dans la deuxième chambre, plusieurs solutions peuvent être envisagées pour l'opération de digestion. Ces solutions sont les suivantes, prises seule ou en combinaison :In the second chamber, several solutions can be envisaged for the digestion operation. These solutions are the following, taken alone or in combination:

Le dispositif comporte un canal débouchant dans la deuxième chambre, destiné à une injection d'une enzyme ou d'un mélange d'enzymes pour la mise en œuvre de l'opération de digestion.The device comprises a channel opening into the second chamber, for an injection of an enzyme or a mixture of enzymes for carrying out the digestion operation.

La deuxième chambre comporte une surface recouverte au moins partiellement d'une enzyme ou d'un mélange d'enzymes pour la mise en œuvre de l'opération de digestion.The second chamber comprises a surface at least partially covered with an enzyme or a mixture of enzymes for carrying out the digestion operation.

La deuxième chambre comporte un volume interne destiné à stocker une enzyme ou un mélange d'enzymes sous forme lyophilisée pour la mise en œuvre de l'opération de digestion.The second chamber has an internal volume for storing an enzyme or a mixture of enzymes in lyophilized form for carrying out the digestion operation.

Selon une autre particularité, le dispositif comporte des moyens de séparation agencés pour séparer le plasma ou sérum des cellules sanguines présentes dans l'échantillon sanguin.According to another feature, the device comprises separation means arranged to separate the plasma or serum blood cells present in the blood sample.

Selon une autre particularité, le dispositif comporte une colonne de chromatographie liquide en phase inverse logée dans la troisième chambre pour accrocher, stabiliser et/ou séparer les peptides digérés.According to another feature, the device comprises a reverse phase liquid chromatography column housed in the third chamber for hooking, stabilizing and / or separating the digested peptides.

Selon une autre particularité, le dispositif comporte :According to another feature, the device comprises:

Une première vanne agencée sur le canal d’injection pour commander une ouverture ou une fermeture dudit canal, - Une deuxième vanne agencée pour commander le transfert du premier échantillon de la première chambre vers la deuxième chambre,A first valve arranged on the injection channel for controlling an opening or closing of said channel, a second valve arranged to control the transfer of the first sample from the first chamber to the second chamber,

Une troisième vanne agencée pour commander le transfert du deuxième échantillon de la deuxième chambre vers la troisième chambre. L'invention concerne un système de préparation d’un échantillon sanguin comportant un automate programmable et un dispositif de préparation d’un échantillon sanguin tel que défini ci-dessus. L’automate programmable comporte une unité de traitement destinée à exécuter des modules logiciels adaptés pour générer des commandes à destination d’actionneurs selon une séquence déterminée en fonction des différentes étapes de préparation de l’échantillon sanguin sur ledit dispositif. L'invention concerne également un procédé de préparation d'un échantillon sanguin, mis en oeuvre dans le dispositif tel que défini ci-dessus, le procédé comportant les étapes suivantes :A third valve arranged to control the transfer of the second sample from the second chamber to the third chamber. The invention relates to a system for preparing a blood sample comprising a programmable automaton and a device for preparing a blood sample as defined above. The programmable logic controller comprises a processing unit intended to execute software modules adapted to generate commands for actuators in a sequence determined according to the different steps of preparation of the blood sample on said device. The invention also relates to a method for preparing a blood sample, implemented in the device as defined above, the method comprising the following steps:

Extraction dans la première chambre de protéines à analyser présentes dans ledit échantillon sanguin,Extraction in the first chamber of proteins to be analyzed present in said blood sample,

Digestion dans la deuxième chambre des protéines à analyser présentes dans un premier échantillon comportant les protéines à analyser extraites dans ladite première chambre en vue d’obtenir un deuxième échantillon incluant des peptides digérés et des protéines non digérées, - Séparation dans la troisième chambre entre les peptides digérés et les protéines non digérées.Digestion in the second chamber of the proteins to be analyzed present in a first sample comprising the proteins to be analyzed extracted in said first chamber in order to obtain a second sample including digested peptides and undigested proteins, - Separation in the third chamber between the digested peptides and undigested proteins.

Selon une particularité, l'étape d'extraction est réalisée par déplétion des protéines majoritaires ou enrichissement des protéines à analyser présentes dans l'échantillon sanguin.According to one particularity, the extraction step is carried out by depletion of the majority proteins or enrichment of the proteins to be analyzed present in the blood sample.

Selon une autre particularité, l'étape de séparation est mise en œuvre par chromatographie liquide sur une colonne de type phase inverse.According to another particularity, the separation step is carried out by liquid chromatography on a reverse phase column.

Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels :BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages will appear in the following detailed description with reference to the accompanying drawings in which:

La figure 1 représente de manière schématique un système de préparation d’un échantillon sanguin, incluant le dispositif de préparation de l’échantillon sanguin selon l’invention.Figure 1 schematically shows a system for preparing a blood sample, including the device for preparing the blood sample according to the invention.

La figure 2 représente un diagramme montrant les différentes étapes du procédé de préparation d’un échantillon sanguin, mis en oeuvre à l’aide du dispositif de la figure 1.FIG. 2 represents a diagram showing the different steps of the method for preparing a blood sample, implemented using the device of FIG. 1.

Les figures 3A et 3B représentent deux chromatogrammes, issues d’une analyse par spectrométrie de masse réalisée sur des protéines issues respectivement d’une préparation réalisée en partie sur le dispositif de l’invention et d’une préparation réalisée manuellement et de manière classique.FIGS. 3A and 3B show two chromatograms, resulting from a mass spectrometric analysis performed on proteins respectively derived from a preparation carried out partly on the device of the invention and a preparation carried out manually and in a conventional manner.

Description détaillée d'au moins un mode de réalisation L’invention concerne un dispositif de préparation d’un échantillon sanguin, avant son analyse, par exemple par chromatographie liquide ou par spectrométrie de masse quantitative. Le dispositif de l’invention permettra notamment de préparer et de stocker un échantillon stabilisé destiné à une analyse ultérieure, sans risque de dégradation de l’échantillon.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The invention relates to a device for preparing a blood sample before its analysis, for example by liquid chromatography or by quantitative mass spectrometry. The device of the invention will make it possible in particular to prepare and store a stabilized sample for subsequent analysis, without risk of degradation of the sample.

Dans la suite de la description, de manière non limitative, le dispositif de l'invention sera décrit pour une préparation à partir d'un échantillon plasmatique issu de l'échantillon sanguin prélevé sur le patient, mais il faut comprendre qu'il pourrait être employé pour une préparation à partir du sérum issu de l'échantillon.In the remainder of the description, in a nonlimiting manner, the device of the invention will be described for a preparation from a plasma sample derived from the blood sample taken from the patient, but it should be understood that it could be used for a preparation from the serum from the sample.

Dans la suite de la description, on entend par chambre un espace définissant un volume fermé non nul ou partiellement fermé dans lequel peut déboucher un ou plusieurs canaux.In the remainder of the description, the term "room" means a space defining a non-zero or partially closed closed volume into which one or more channels may open.

Le dispositif comporte principalement une carte micro-fluidique qui inclut des canaux et plusieurs chambres contribuant chacune à la préparation de l’échantillon sanguin avant analyse. Ce dispositif pourra être employé dans un système plus global de préparation sanguin. Ce système comporte notamment un automate programmable 2 qui commande la préparation de l’échantillon sanguin sur la carte.The device mainly comprises a micro-fluidic card which includes channels and several chambers each contributing to the preparation of the blood sample before analysis. This device can be used in a more comprehensive system of blood preparation. This system comprises in particular a programmable controller 2 which controls the preparation of the blood sample on the card.

Comme décrit ci-dessus, le dispositif de l’invention comporte une carte micro-fluidique 1, ayant par exemple le format d’une carte de crédit, dans laquelle toutes les étapes menant à la préparation et à la stabilisation de l’échantillon avant son analyse peuvent être menées.As described above, the device of the invention comprises a microfluidic card 1, having for example the format of a credit card, in which all the steps leading to the preparation and stabilization of the sample before his analysis can be conducted.

La carte 1 est par exemple placée dans un logement adapté de l’automate programmable. L’automate programmable 2 comporte une unité de traitement agencée pour commander toutes les étapes nécessaires à la préparation de l’échantillon sanguin sur ladite carte. L’unité de traitement 2 exécute des modules logiciels destinés chacun à commander une ou plusieurs de ces étapes. Ces modules logiciels sont exécutés pour générer des commandes de sortie à destination de différents actionneurs. Ces actionneurs peuvent être par exemple des micro-pompes, des systèmes d’agitation magnétique, des systèmes de chauffage, des systèmes de refroidissement, des systèmes d’émission d’ultrasons ou micro-ondes, des vannes micro-fluidiques. Ces différents actionneurs font par exemple partie du système de l'invention employé pour la préparation de l'échantillon sanguin dans la carte.The card 1 is for example placed in a suitable housing of the programmable controller. The programmable logic controller 2 comprises a processing unit arranged to control all the steps necessary for the preparation of the blood sample on said card. The processing unit 2 executes software modules each intended to control one or more of these steps. These software modules are executed to generate output commands for different actuators. These actuators may be for example micro-pumps, magnetic stirring systems, heating systems, cooling systems, ultrasonic or microwave emission systems, micro-fluidic valves. These various actuators are for example part of the system of the invention used for the preparation of the blood sample in the card.

Cette carte micro-fluidique 1 est par exemple réalisée à l’aide de deux plaques collées l’une sur l’autre et sur chacune desquelles sont formés les motifs formant les chambres et les chemins fluidiques de la carte. La carte 1 est par exemple réalisée dans un matériau transparent de type PMMA, polycarbonate, COC (pour "Cylcic Olefin Copolymer").This microfluidic card 1 is for example made using two plates bonded to one another and on each of which are formed the patterns forming the chambers and fluidic paths of the card. The card 1 is for example made of a transparent material of the type PMMA, polycarbonate, COC (for "Cylcic Olefin Copolymer").

En référence à la figure 1, la carte comporte principalement : - Un canal d’injection 10 par lequel peut être injecté ledit échantillon sanguin, - Une première chambre 11 dans laquelle débouche ledit canal d’injection, - Une deuxième chambre 12 située en aval de la première chambre, - Une troisième chambre 13 située en aval de la deuxième chambre.With reference to FIG. 1, the card mainly comprises: an injection channel 10 through which said blood sample may be injected; a first chamber into which said injection channel opens out; a second chamber 12 situated downstream; of the first chamber, - A third chamber 13 located downstream of the second chamber.

Des vannes positionnées de manière adaptée sur la carte 1 sont commandées par l’automate programmable 2 pour contrôler les différentes étapes de préparation de l’échantillon sanguin sur la carte. Le dispositif comporte ainsi par exemple au moins : - Une première vanne V1 positionnée sur le canal d’injection pour contrôler l’injection du flux de liquide formé par l’échantillon sanguin à préparer dans la première chambre. - Une deuxième vanne V2 positionnée sur un canal reliant la première chambre à la deuxième chambre et destinée à contrôler le passage de liquide de la première chambre vers la deuxième chambre.Valves positioned in a suitable manner on the card 1 are controlled by the programmable logic controller 2 to control the different steps of preparation of the blood sample on the card. The device thus comprises for example at least: A first valve V1 positioned on the injection channel to control the injection of the liquid flow formed by the blood sample to be prepared in the first chamber. - A second valve V2 positioned on a channel connecting the first chamber to the second chamber and for controlling the passage of liquid from the first chamber to the second chamber.

Une troisième vanne V3 positionnée sur un canal reliant la deuxième chambre à la troisième chambre et destinée à contrôler le passage de liquide de la deuxième chambre vers la troisième chambre.A third valve V3 positioned on a channel connecting the second chamber to the third chamber and for controlling the passage of liquid from the second chamber to the third chamber.

Une ou plusieurs autres vannes V4, V5, V6 destinées chacune à commander l’injection vers l’une desdites chambres d’un composant nécessaire à la préparation de l’échantillon sanguin ou à évacuer des résidus.One or more other valves V4, V5, V6 each intended to control the injection to one of said chambers of a component necessary for the preparation of the blood sample or to remove residues.

Par ailleurs, des micro-pompes (non représentées) sont également commandées par l’automate programmable 2 pour faire passer l’échantillon d’une chambre à l’autre, par aspiration ou injection. L’automate programmable 2 comporte ainsi plusieurs modules de sortie destinés chacun à la commande d’un actionneur distinct, tel que chaque vanne ou chaque micro-pompe.Furthermore, micropumps (not shown) are also controlled by the programmable controller 2 to pass the sample from one chamber to another, by suction or injection. The programmable controller 2 thus comprises a plurality of output modules each intended to control a separate actuator, such as each valve or each micro-pump.

En référence à la figure 1 et à la figure 2, le dispositif de l'invention et son utilisation pour la mise en oeuvre d'un procédé de préparation d'un échantillon sanguin sont explicités ci-dessous.Referring to Figure 1 and Figure 2, the device of the invention and its use for carrying out a method of preparing a blood sample are explained below.

Les vannes V1, V2, V3, V4, V5, V6 sont toutes initialement à l'état fermé.The valves V1, V2, V3, V4, V5, V6 are all initially in the closed state.

De manière plus précise, le canal d’injection 10 est destiné à recevoir l’échantillon sanguin prélevé sur le patient. Le tube renfermant l’échantillon sanguin sera par exemple connecté sur l’entrée 100 du canal d’injection. Cette entrée 100 pourra être réalisée selon différentes variantes de réalisation selon le type de connexion fluidique choisie. Différents types de connexion pourront en effet être envisagés, employant par exemple un module de type « Saf-T Wing » (marque déposée). L’injection de l’échantillon sanguin dans le canal 10 sera par exemple contrôlée par la première vanne V1 commandée par l’automate et activée par une micro-pompe commandée par l’automate. L’échantillon sanguin initial prélevé au bras du patient sera par exemple de 2 à 10 millilitres. L’analyse sera effectuée sur quelques microlitres à 50 μΙ de plasma (ou de sérum) contenu dans cet échantillon.More specifically, the injection channel 10 is intended to receive the blood sample taken from the patient. The tube containing the blood sample will for example be connected to the inlet 100 of the injection channel. This inlet 100 may be made according to different embodiments depending on the type of fluidic connection chosen. Different types of connection may indeed be envisaged, employing for example a module type "Saf-T Wing" (registered trademark). The injection of the blood sample into the channel 10 will for example be controlled by the first valve V1 controlled by the automaton and activated by a microprocessor controlled by the automaton. The initial blood sample taken from the patient's arm will be, for example, 2 to 10 milliliters. The analysis will be performed on a few microliters at 50 μΙ of plasma (or serum) contained in this sample.

Le canal d'injection 10 débouche dans la première chambre 11 formée sur la carte 1. Cette première chambre 11 est dédiée à l’extraction des protéines d’intérêt du plasma de l’échantillon sanguin. Cette extraction pourra être réalisée : - Par déplétion des protéines majoritaires présentes dans le plasma, ou Par enrichissement par affinité des protéines plasmatiques ciblées.The injection channel 10 opens into the first chamber 11 formed on the card 1. This first chamber 11 is dedicated to the extraction of the proteins of interest from the plasma of the blood sample. This extraction may be carried out: by depletion of the major proteins present in the plasma, or by affinity enrichment of the targeted plasma proteins.

Dans la première étape E1 définie sur la figure 2, pour effectuer la séparation entre le plasma et les cellules sanguines dans l'échantillon sanguin, plusieurs solutions peuvent être envisagées : - Une première solution consiste à la réaliser dans la première chambre 11 en utilisant un polymère, par exemple un polymère de type Dacron (marque déposée) qui permet une séparation par filtration entre le plasma et les cellules. - Une deuxième solution consiste à employer une membrane filtrante de type Vivid (marque déposée) placée sur le chemin du canal d'injection 10 ou directement sur la cartouche qui comporte initialement l'échantillon sanguin à analyser et qui est positionnée sur l'entrée 100 du canal lors de l'injection de l'échantillon sanguin.In the first step E1 defined in FIG. 2, to effect the separation between the plasma and the blood cells in the blood sample, several solutions can be envisaged: a first solution consists in producing it in the first chamber using a polymer, for example a Dacron type polymer (registered trademark) which allows separation by filtration between the plasma and the cells. A second solution consists in using a Vivid (registered trademark) membrane membrane placed in the path of the injection channel 10 or directly on the cartridge which initially comprises the blood sample to be analyzed and which is positioned on the inlet 100. of the canal during the injection of the blood sample.

Une troisième solution consiste à employer un micro-canal capillaire 10 dans lequel l’échantillon sanguin est injecté.A third solution is to use a capillary micro-channel 10 into which the blood sample is injected.

La deuxième étape E2 définie sur la figure 2 est mise en oeuvre dans la première chambre 11. Elle consiste à réaliser une déplétion des protéines majoritaires présentes dans l'échantillon plasmatique pour les capturer ou un enrichissement des protéines à analyser présentes dans cet échantillon.The second step E2 defined in FIG. 2 is carried out in the first chamber 11. It consists of depleting the majority proteins present in the plasma sample in order to capture them or enriching the proteins to be analyzed present in this sample.

Dans la première chambre 11, l’opération de déplétion des protéines majoritaires présentes dans le plasma est par exemple réalisée en employant un support permettant la capture d’une ou de plusieurs protéines majoritaires présentes dans l’échantillon plasmatique, comme par exemple l'albumine. Comme représenté sur la figure 1, ce support sera par exemple des billes magnétiques 110 logées et maintenues dans la première chambre 11 ou injectées via un canal adapté à l’intérieur de la chambre par une commande envoyée par l’automate programmable 2. Les billes magnétiques 110 employées seront greffées avec des composants de capture des protéines majoritaires afin de les piéger dans la première chambre. Il s’agira par exemple :In the first chamber 11, the operation of depletion of the major proteins present in the plasma is for example carried out using a support allowing the capture of one or more major proteins present in the plasma sample, for example albumin. . As represented in FIG. 1, this support will for example be magnetic beads 110 housed and held in the first chamber 11 or injected via a channel adapted inside the chamber by a command sent by the programmable logic controller 2. The balls Magnetic 110 employees will be grafted with majority protein capture components in order to trap them in the first chamber. It will be for example:

De billes magnétiques greffées avec du Cibacron Blue pour la capture de l’albumine, et/ouMagnetic beads grafted with Cibacron Blue for the capture of albumin, and / or

De billes magnétiques greffées avec de la protéine A pour la capture des immunoglobulines G, et/ouMagnetic beads grafted with protein A for immunoglobulin G capture, and / or

De billes greffées avec des anticorps ou ligands pour la capture spécifique des protéines majoritaires du plasma.Beads grafted with antibodies or ligands for the specific capture of the major proteins of the plasma.

En variante de réalisation ou en complément aux billes 110 employées dans la première chambre 11, le support de capture peut comporter des piliers positionnés dans la première chambre 11, dont la surface est enduite d’un ou plusieurs des composants de capture évoqués ci-dessus. Les piliers sont fixes dans la chambre et positionnés de manière judicieuse pour que l’échantillon plasmatique s’écoule entre les piliers et viennent au contact de ceux-ci pour capter un maximum des protéines majoritaires.As an alternative embodiment or in addition to the balls 110 used in the first chamber 11, the capture support may comprise pillars positioned in the first chamber 11, the surface of which is coated with one or more of the capture components mentioned above. . The pillars are fixed in the chamber and positioned judiciously so that the plasma sample flows between the pillars and come into contact with them to capture a maximum of the majority proteins.

En complément ou remplacement des billes 110 et/ou des piliers évoqués ci-dessus, les surfaces de la chambre peuvent être enduites de l’un des composants de capture évoqués ci-dessus afin de piéger les protéines majoritaires. La forme et la configuration de la première chambre 11 sont alors optimisées pour maximiser les surfaces d’échange entre l’échantillon plasmatique et les parois qui définissent le volume interne de la chambre. Avantageusement, pour maximiser les surfaces d’échange, la première chambre est réalisée sous la forme d’un canal en serpentin.In addition to or replacement of the balls 110 and / or abutments mentioned above, the surfaces of the chamber may be coated with one of the capture components mentioned above in order to trap the majority proteins. The shape and configuration of the first chamber 11 are then optimized to maximize the exchange surfaces between the plasma sample and the walls that define the internal volume of the chamber. Advantageously, to maximize the exchange surfaces, the first chamber is in the form of a serpentine channel.

On comprend donc que les différents moyens et agencements prévus sur la carte et décrits ci-dessus pour piéger les protéines majoritaires peuvent être combinés entre eux de manière judicieuse en vue d’obtenir un meilleur résultat. Il s'agira par exemple d’utiliser un canal en serpentin dont les surfaces sont enduites d’un ou plusieurs composants de capture des protéines majoritaires, ce canal débouchant dans la première chambre 11 dans laquelle sont placés des billes et/ou des piliers tels que décrits ci-dessus.It is therefore understood that the various means and arrangements provided on the map and described above for trapping the majority proteins can be combined together in a judicious manner to obtain a better result. For example, it will be a question of using a serpentine channel whose surfaces are coated with one or more components for capturing the majority proteins, this channel opening into the first chamber 11 in which beads and / or abutments are placed. as described above.

Dans le cas où une opération d’enrichissement des protéines minoritaires ciblées est réalisée en remplacement d’une opération de déplétion des protéines majoritaires présentes dans l’échantillon plasmatique, le support d’enrichissement est greffé avec des anticorps spécifiques. Comme pour la déplétion, le support peut être constitué et agencé selon l'une des variantes décrites ci-dessus pour l’opération de déplétion. Après des lavages, la fraction fixée sur le support d’enrichissement employé sera éluée vers la deuxième chambre 12.In the case where an enrichment operation of the targeted minority proteins is carried out in replacement of a depletion operation of the majority proteins present in the plasma sample, the enrichment support is grafted with specific antibodies. As for the depletion, the support can be constituted and arranged according to one of the variants described above for the depletion operation. After washing, the fraction fixed on the enrichment support used will be eluted towards the second chamber 12.

Une fois l’opération de déplétion ou d’enrichissement effectuée, un échantillon plasmatique qui contient les protéines d’intérêt est ensuite transféré dans la deuxième chambre de la carte, par une commande d’ouverture de la deuxième vanne V2 et une commande d’une micro-pompe pour aspirer ou injecter l’échantillon vers la deuxième chambre 12. Il s'agit alors de la troisième étape E3 de la préparation de l'échantillon sanguin qui consiste en une opération de digestion des protéines ciblées.Once the depletion or enrichment operation is carried out, a plasma sample which contains the proteins of interest is then transferred to the second chamber of the card, by an opening command of the second valve V2 and a control of a micro-pump for sucking or injecting the sample to the second chamber 12. This is then the third step E3 of the preparation of the blood sample which consists of an operation of digestion of the targeted proteins.

La deuxième chambre 12 est dédiée à la digestion des protéines ciblées contenues dans l’échantillon plasmatique présent. Pour effectuer cette digestion, l’automate programmable 2 commande la vanne V5 à l’ouverture et une micro-pompe pour injecter une enzyme ou un mélange d’enzymes protéolytiques via un canal 120 spécifique qui débouche dans ladite chambre 12. L'automate programmable commande ensuite un système d'agitation magnétique et un système de chauffage pour chauffer la chambre à une température déterminée afin d'assurer la réaction de digestion des protéines. En variante de réalisation ou en complément, la surface de la deuxième chambre pourra être enduite de l'enzyme ou du mélange d'enzymes nécessaire à la digestion. Dans une autre variante de réalisation ou en complément, on peut imaginer que l'enzyme ou le mélange d'enzymes soit présent dans l'espace formé par la deuxième chambre, par exemple sous une forme lyophilisée.The second chamber 12 is dedicated to the digestion of the targeted proteins contained in the plasma sample present. To perform this digestion, the programmable controller 2 controls the valve V5 at the opening and a micro-pump for injecting an enzyme or a mixture of proteolytic enzymes via a specific channel 120 which opens into said chamber 12. The programmable controller then controls a magnetic stirring system and a heating system to heat the chamber to a predetermined temperature to ensure the protein digestion reaction. As an alternative embodiment or in addition, the surface of the second chamber may be coated with the enzyme or enzyme mixture necessary for digestion. In another variant embodiment or in addition, it is possible to imagine that the enzyme or the enzyme mixture is present in the space formed by the second chamber, for example in a freeze-dried form.

Une fois l’opération de digestion terminée dans la deuxième chambre 12, l’échantillon plasmatique qui contient alors des peptides digérés et des protéines non digérées est transféré dans la troisième chambre 13. L’automate 2 envoie une commande d’ouverture à la troisième vanne V3 et une commande à une micro-pompe pour transférer l’échantillon plasmatique vers la troisième chambre 13. Il s'agit alors de la quatrième étape E4 du procédé de préparation de l'échantillon sanguin.Once the digestion process is completed in the second chamber 12, the plasma sample which then contains digested peptides and undigested proteins is transferred to the third chamber 13. The automaton 2 sends an opening command to the third V3 valve and a control micropump to transfer the plasma sample to the third chamber 13. This is then the fourth step E4 of the blood sample preparation process.

La troisième chambre est dédiée à l’accrochage des peptides digérés en vue de les séparer et de les purifier. Pour cela, on utilise par exemple une colonne de chromatographie liquide, phase inverse, par exemple de type C4 ou C18 sur laquelle les peptides digérés sont retenus et peuvent être lavés puis stabilisés. Un liquide de lavage peut être injecté dans la troisième chambre 13 via un canal 130 formé sur la carte et contrôlé par une vanne V6. En complément ou en variante de réalisation, il est possible de mettre en œuvre une opération d'ultra-filtration qui permet de retenir les protéines non digérées et de ne sélectionner que les peptides digérés en vue de leur stabilisation. Ce filtre sera par exemple positionné en sortie de la deuxième chambre 12. L'établissement d'une pression pourra s'avérer nécessaire pour pousser l'échantillon à travers ce filtre.The third chamber is dedicated to the attachment of digested peptides for the purpose of separating and purifying them. For this, use is made, for example, of a reverse phase liquid chromatography column, for example of the C4 or C18 type, on which the digested peptides are retained and can be washed and then stabilized. A washing liquid can be injected into the third chamber 13 via a channel 130 formed on the card and controlled by a valve V6. In addition or as an alternative embodiment, it is possible to implement an ultrafiltration operation which makes it possible to retain the undigested proteins and to select only the peptides digested for stabilization. This filter will for example be positioned at the outlet of the second chamber 12. The establishment of a pressure may be necessary to push the sample through this filter.

Lors de cette quatrième étape E4, les peptides digérés sont stabilisés dans la carte. La stabilisation peut être réalisée par différentes méthodes, par exemple par fixation sur la résine type C4 ou C18, par séchage, par congélation... Pour les stabiliser, l’automate programmable 2 envoie une commande à un système de refroidissement ou à un système de séchage par chauffage ou par passage d’air, agencé pour agir sur la troisième chambre en vue de stabiliser les peptides présents.During this fourth step E4, the digested peptides are stabilized in the map. Stabilization can be achieved by various methods, for example by fixing on resin type C4 or C18, by drying, by freezing ... To stabilize, the PLC 2 sends a command to a cooling system or a system drying by heating or by passage of air, arranged to act on the third chamber to stabilize the peptides present.

Une fois les peptides stabilisés, ceux-ci peuvent être conservées dans la carte, dans la troisième chambre 13 ou dans une chambre de stockage spécifique.Once the peptides are stabilized, they can be stored in the card, in the third chamber 13 or in a specific storage chamber.

Pour leur analyse, par exemple par spectrométrie de masse, les peptides qui ont été stabilisés (par séchage, congélation ou toute autre méthode adaptée...) sont élués de la carte 1 ou sont directement chargés sur une résine ou une colonne de chromatographie liquide en phase inverse de type C4 ou C18 présente dans la troisième chambre.For their analysis, for example by mass spectrometry, the peptides which have been stabilized (by drying, freezing or any other suitable method ...) are eluted from the card 1 or are directly loaded onto a resin or a liquid chromatography column. reverse phase of type C4 or C18 present in the third chamber.

Le principe de l’invention qui consiste à employer une même carte pour effectuer toutes les étapes de préparation de l’échantillon sanguin présente de nombreux avantages et permet d’obtenir des résultats particulièrement probants. On a en effet constaté que la quantité éluée et analysable des différents peptides issus de la digestion des protéines d’intérêt ciblés est bien plus importante lorsque la préparation a été effectuée de manière automatique sur un seul dispositif conforme à l’invention qu’à la suite de différentes étapes réalisées successivement manuellement. Les figures 4A et 4B permettent de se rendre compte de la qualité des résultats obtenus. L’intensité des pics de chromatographie sont bien plus importants pour les peptides analysés après une stabilisation sur le dispositif de l’invention (figure 4A) que pour des peptides analysés après une préparation manuelle classique.The principle of the invention which consists in using the same card to carry out all the steps of preparation of the blood sample has many advantages and makes it possible to obtain particularly convincing results. It has indeed been found that the eluted and analyzable quantity of the different peptides resulting from the digestion of the targeted proteins of interest is much greater when the preparation has been carried out automatically on a single device according to the invention than on the following various steps performed successively manually. Figures 4A and 4B show the quality of the results obtained. The intensity of the chromatography peaks are much greater for the peptides analyzed after stabilization on the device of the invention (FIG. 4A) than for the peptides analyzed after a conventional manual preparation.

Claims (19)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de préparation d’un échantillon sanguin, caractérisé en ce qu’il comporte une carte (1) micro-fluidique qui comporte : Un canal d’injection (10) par lequel peut être injecté ledit échantillon sanguin, Une première chambre (11) dans laquelle débouche ledit canal d’injection, ladite première chambre étant dédiée à la mise en œuvre d’une opération d'extraction de protéines à analyser présentes dans ledit échantillon sanguin, Une deuxième chambre (12) reliée à ladite première chambre de manière à recevoir un premier échantillon comportant les protéines à analyser extraites dans ladite première chambre, ladite deuxième chambre étant dédiée à la mise en œuvre d’une opération de digestion des protéines à analyser présentes en vue d’obtenir un deuxième échantillon incluant des peptides digérés et des protéines non digérées, Une troisième chambre (13) reliée à ladite deuxième chambre de manière à recevoir ledit deuxième échantillon incluant les peptides digérés et les protéines non digérées, ladite troisième chambre étant dédiée à la mise en œuvre d’une opération de purification et de stabilisation des peptides digérés.1. Device for preparing a blood sample, characterized in that it comprises a micro-fluidic card (1) which comprises: an injection channel (10) through which said blood sample may be injected, a first chamber ( 11) into which said injection channel opens, said first chamber being dedicated to carrying out an extraction operation of proteins to be analyzed present in said blood sample, A second chamber (12) connected to said first chamber of to receive a first sample comprising the extracted analyte proteins in said first chamber, said second chamber being dedicated to the implementation of an operation of digestion of the present analyte proteins to obtain a second sample including digested peptides and undigested proteins, A third chamber (13) connected to said second chamber to receive said two xth sample including digested peptides and undigested proteins, said third chamber being dedicated to carrying out an operation for purifying and stabilizing the digested peptides. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte un support de déplétion présent dans la première chambre (11) pour capturer des protéines majoritaires présentes dans ledit échantillon sanguin.2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a depletion support present in the first chamber (11) for capturing major proteins present in said blood sample. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de déplétion comporte des billes (110) présentes dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants de capture adaptés aux protéines majoritaires à capturer.3. Device according to claim 2, characterized in that the depletion carrier comprises beads (110) present in the first chamber and grafted with one or more capture components adapted to the majority proteins to be captured. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le support de déplétion comporte des piliers positionnés dans la première chambre (11) et greffées avec un ou plusieurs composants de capture adaptés aux protéines majoritaires à capturer.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the depletion support comprises pillars positioned in the first chamber (11) and grafted with one or more capture components adapted to the majority proteins to be captured. 5. Dispositif selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première chambre (11) est réalisée sous la forme d’un serpentin dont les surfaces fonctionnalisées forment le support de déplétion.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the first chamber (11) is formed in the form of a coil whose functionalized surfaces form the depletion support. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte un support d’enrichissement présent dans la première chambre (11) pour fixer et enrichir les protéines à analyser présentes dans l’échantillon sanguin.6. Device according to claim 1, characterized in that it comprises an enrichment support present in the first chamber (11) for fixing and enriching the proteins to be analyzed present in the blood sample. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support d’enrichissement comporte des billes présentes dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants d’enrichissement adaptés aux protéines à enrichir.7. Device according to claim 6, characterized in that the enrichment support comprises beads present in the first chamber and grafted with one or more enrichment components adapted to the proteins to be enriched. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le support d’enrichissement comporte des piliers positionnés dans la première chambre et greffées avec un ou plusieurs composants d’enrichissement adaptés aux protéines à enrichir.8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the enrichment support comprises pillars positioned in the first chamber and grafted with one or more enrichment components adapted to the proteins to be enriched. 9. Dispositif selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la première chambre (11) est réalisée sous la forme d’un serpentin dont les surfaces forment le support d’enrichissement.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the first chamber (11) is formed in the form of a coil whose surfaces form the enrichment support. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un canal (120) débouchant dans la deuxième chambre (12), destiné à une injection d'une enzyme ou d'un mélange d'enzymes pour la mise en œuvre de l'opération de digestion.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a channel (120) opening into the second chamber (12) for an injection of an enzyme or a mixture of enzymes for the implementation of the digestion operation. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la deuxième chambre comporte une surface recouverte au moins partiellement d'une enzyme ou d'un mélange d'enzymes pour la mise en œuvre de l'opération de digestion.11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second chamber comprises a surface at least partially covered with an enzyme or a mixture of enzymes for carrying out the digestion operation. . 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la deuxième chambre comporte un volume interne destiné à stocker une enzyme ou un mélange d'enzymes sous forme lyophilisée pour la mise en œuvre de l'opération de digestion.12. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second chamber comprises an internal volume for storing an enzyme or a mixture of enzymes in freeze-dried form for the implementation of the digestion operation. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de séparation agencés pour séparer le plasma et les cellules sanguines présentes dans l'échantillon sanguin.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises separation means arranged to separate the plasma and blood cells present in the blood sample. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte une colonne de chromatographie liquide en phase inverse logée dans la troisième chambre pour accrocher, stabiliser et/ou séparer les peptides digérés.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that it comprises a reverse phase liquid chromatography column housed in the third chamber to hang, stabilize and / or separate the digested peptides. 15. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’il comporte : - Une première vanne (V1 ) agencée sur le canal d’injection pour commander une ouverture ou une fermeture dudit canal, Une deuxième vanne (V2) agencée pour commander le transfert du premier échantillon de la première chambre vers la deuxième chambre, Une troisième vanne (V3) agencée pour commander le transfert du deuxième échantillon de la deuxième chambre vers la troisième chambre.15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises: - a first valve (V1) arranged on the injection channel for controlling an opening or closing of said channel, A second valve (V2 ) arranged to control the transfer of the first sample from the first chamber to the second chamber, A third valve (V3) arranged to control the transfer of the second sample from the second chamber to the third chamber. 16. Système de préparation d’un échantillon sanguin comportant un automate programmable, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de préparation d’un échantillon sanguin conforme à l’une des revendications 1 à 15 et en ce que l’automate programmable comporte une unité de traitement destinée à exécuter des modules logiciels adaptés pour générer des commandes à destination d’actionneurs selon une séquence déterminée en fonction des différentes étapes de préparation de l’échantillon sanguin sur ledit dispositif.16. System for preparing a blood sample comprising a programmable automaton, characterized in that it comprises a device for preparing a blood sample according to one of claims 1 to 15 and in that the programmable logic controller comprises a processing unit for executing software modules adapted to generate commands to actuators in a sequence determined according to the different steps of preparing the blood sample on said device. 17. Procédé de préparation d'un échantillon sanguin, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre dans le dispositif tel que défini dans l'une des revendications 1 à 15 et en ce qu'il comporte les étapes suivantes : Extraction dans la première chambre de protéines à analyser présentes dans ledit échantillon sanguin, Digestion dans la deuxième chambre des protéines à analyser présentes dans un premier échantillon comportant les protéines à analyser extraites dans ladite première chambre en vue d’obtenir un deuxième échantillon incluant des peptides digérés et des protéines non digérées, - Séparation dans la troisième chambre entre les peptides digérés et les protéines non digérées.17. A method for preparing a blood sample, characterized in that it is implemented in the device as defined in one of claims 1 to 15 and in that it comprises the following steps: Extraction in the first chamber of proteins to be analyzed present in said blood sample, digestion in the second chamber of the proteins to be analyzed present in a first sample comprising the proteins to be analyzed extracted in said first chamber in order to obtain a second sample including digested peptides and undigested proteins, - Separation in the third chamber between the digested peptides and the undigested proteins. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape d'extraction est réalisée par déplétion des protéines majoritaires du plasma ou enrichissement des protéines à analyser.18. The method of claim 17, characterized in that the extraction step is carried out by depletion of the major plasma proteins or enrichment of the proteins to be analyzed. 19. Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que l'étape de séparation est mise en œuvre par chromatographie liquide sur une colonne de type phase inverse.19. The method of claim 17 or 18, characterized in that the separation step is carried out by liquid chromatography on a reverse phase column type.
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